美國STEM-SOS教學模式的特點及啟示

張志新 夏頏淇 劉靜

摘 ? 要?STEM-SOS是美國學者提出的一種新穎的教學模式，該模式在任務分級、內容整合、環節融入、教學評價等方面特色鮮明，可資借鑒。結合我國中小學STEM教育課程內容設置不成體系、評價方式單一、師資質量和數量不高、信息技術綜合應用能力培養不足等問題，提出將教學內容進行跨學科整合和難度分級、對教學過程進行監控和追蹤、采用引導性評價及多元評價、加快專業化師資隊伍建設、建立人工智能網絡平臺等推進建議。

關鍵詞?STEM教育 ?STEM-SOS教學模式 ?啟示

2014年，美國學者阿爾帕斯蘭·沙欣將基于項目的學習和探究式學習法結合起來，開發了STEM-SOS教學模式，即STEM學生登臺秀。“它是一個嚴謹的、跨學科的、注重標準的教學模式，是教師引導的，以學生為中心的，并通過一系列的探究項目來引導的教學模式?！盵1]這種新的基于項目的學習模式注重以標準為基礎進行教學[2]，其目標既強調提升學生的合作技能和學習主導權，也強調學生達到國家標準。它通過增進學生對STEM科目概念的理解，讓學生完成與現實問題有關的合作項目并針對現實問題提出可行性方案，從而激發學生STEM學習的興趣，提高學生的技術應用、交流合作、自主自立能力以及職業能力與生活能力。這種模式最初應用在美國德克薩斯州哈莫尼公立學校，后被德克薩斯州的多所學校采用，逐漸受到教育界的關注與認可。

一、STEM-SOS教學模式的特點

1.教學項目難度分級符合學生認知特點

STEM-SOS模式將項目分為Ⅰ級項目、Ⅱ級項目和Ⅲ級項目三個難度級別，課程規定所有學生必須在完成Ⅰ級項目（必要項目）后，才能進入Ⅱ級項目（拓展項目），繼而是更高一級的Ⅲ級項目[3]。

Ⅰ級項目是短期項目，這種項目建立在課程內容基礎上，是課程必不可少的活動。在Ⅰ級項目階段，學生進行學習問卷設計與調查實施、數據分析與展示。根據學年進度目標，這些活動都需要在課內完成，除了監督和引導學生取得學習成果外，教師不需做額外的工作。Ⅱ級項目是跨學科項目，一般實施周期為一學期。這些項目在科學和數學課中提出，學生在課程的前四分之一階段開展調查研究，到學期結束完成整個項目。為了完成這些項目，學生要達到跨學科的要求。Ⅱ級項目是為了幫助提不出問題的學生，培養他們的發散性思維，因此在這一層級教師要在課外投入更多時間，幫助學生提出問題、確定思路。Ⅲ級項目也是跨學科項目，一般實施周期為一學期。Ⅲ級項目為學生提供了深入研究興趣領域的機會，但它對學生自主學習能力要求更高，整個學習過程幾乎不依賴于教師的參與。

項目分級后，可以分別幫助項目學習基礎弱的學生、難于提出跨學科問題的學生和自主能力較強的學生，這樣做符合學生的認知特點和發展性任務理論[4]。初中和高中的教學項目設置也有區別：在內容設置方面，高中比初中更重視英語語言藝術的培養;對于自主學習能力更強的高中生，學校也會開放Ⅲ級項目，但初中生只有Ⅰ級和Ⅱ級項目。在技術整合方面，初中階段包括照片展示、視頻演講和STEM數字故事比賽;高中階段則在此基礎上增加公共網絡展示評比。

2.教學內容的整合實現了“STEM+”跨學科融合

隨著STEM教育實踐領域逐步擴大，“STEM+”的概念逐漸產生。這里的“+”代表著除Science（科學）、Technology（技術）、Engineering（工程）、Mathematics（數學）以外的更多學科。STEM-SOS模式強調STEM與英語語言藝術（English Language Art）或社會研究（Social Studies）的跨學科融合。哈莫尼公立學校在實施STEM-SOS模式時，將英語語言藝術和社會研究項目滲透到了四個核心學科領域中。例如：在一節關于勸導語言藝術的六年級課程中，學生被要求完成一個名叫“See Something， Say Something”的項目。項目實施過程中，學生分組閱讀和分析勸導型文本（文章、廣告、公告等），并找出哪個案例運用的勸導語言方式更有效;同時組間討論，以學習更多的勸導語言。通過這樣的方式，教師培養學生使用社交媒體的數字素養與表達能力。又如，在十年級“世界史”課上，學生需完成一個“（模擬）聯合國課程”項目，扮演聯合國理事會幫助政府處理問題。項目的主題包括歷史、地理、政治、經濟、法律等，可以促使學生進一步掌握包括英語語言藝術和社會研究在內的跨學科知識與技能。

通過跨學科整合英語語言藝術和社會研究項目，該模式實現了從STEM到STEM+的轉變，在培養原有學科能力的同時，培養了學生的表達能力和社會研究能力。

3.教學環節強調信息技術運用

信息技術是科學、技術、工程和數學或者基于項目的學習活動的一個必不可少的組成部分。對哈莫尼公立學校的學生而言，在設計、實施、分享自己的項目過程中，使用Chrome筆記本電腦作為個人端，通過學校設立的電子郵箱及谷歌服務進行通訊，使用Google Drive存儲數據，使用YouTube存儲數字故事，并在最后環節演示制作的數字故事。作為項目總結，學生需設計出版一個用于科學挑戰賽、學科競賽、展覽或演示的項目手冊，手冊內容包括PBL項目信息、方便分享數字故事鏈接和網站鏈接的二維碼。對初中生而言，設計出版、創新發表和標準文本撰寫是高層次的寫作能力和語言能力要求，因此這一過程對提高學生的設計出版能力有極大幫助。

對教師而言，信息技術在STEM-SOS模式中也發揮著重要作用。學校每學期會對教師進行信息技術培訓，培訓內容取決于本學年需完成的教學項目。例如，網站操作和視頻制作就是需要教師掌握的主要技術。

4.教學評價采用引導性評價并重視獎勵

評價量規具有很強的引導性，它是教師進行教學評價的重要工具。傳統教育中，評價標準一般并不公開給學生，學生只能看到評價結果;在STEM-SOS模式中，教師會在評價前把評價量規公布給學生和家長。學生通過Google Drive 以Google Documents的形式遞交I級項目調查報告[3]，之后學生和家長都可以查看適用于I級項目的評價量規及具體的評價觀測點。因此，學生可以根據評價量規的“觀測點”不斷完善作品，直到自認為已達到評價量規的要求;家長可以依據評價量規對孩子的報告進行建議和指導;在互評環節，學生可以使用評價量規來評價他人的學習成果。